统览集成芯片发展格局院士专家把脉集成芯片生态之路

  集成芯片是一种利用半导体微纳工艺将多个特定功能的芯粒（Chiplet）再次集成的技术，能有效提升芯片集成度和算力，减少制造缺陷率，获得成本优势，为芯片设计、制造及应用全产业带来变革。在摩尔定律面临失效的当下，集成芯片被视为发展瓶颈期的“破局”黑马，引发全球关注。

  在此背景下，复旦大学与中国科学院计算技术研究所于12月15日至17日共同主办第一届集成芯片和芯粒大会，会上多位院士专家围绕“集成芯片的生态发展之路”展开探讨。

  下面编者对当前集成芯片产业整体发展格局做简单梳理，并将各位院士及专家的观点进行整理和分享。

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  相对于国内提出的集成芯片概念，海外重点致力于Chiplet技术的创新发展和推广。

  随着众多国际芯片巨头竞相布局Chiplet，设计样本持续不断的增加，开发成本也随之下降。全球第一的EDA解决方案供应商Synopsys也专门推出3D IC Compiler，为Chiplet的集成提供统一平台，如此态势有利于Chiplet生态的建立。此外，2022年3月，英特尔、台积电、三星、ARM、高通、日月光等十家全球领先的芯片产业相关公司共同成立了UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express)芯片互连标准联盟，率先发布Chiplet白皮书，统一Chiplet间的互连接口标准，进一步加速了海外Chiplet的生态发展。

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  先进封装是集成芯片技术推进的基础和前提，也是国内的优势所在，因此集成芯片为我国提供了一条利用自主集成电路工艺研制跨越1-2个工艺节点性能的高端芯片技术路线。华为海思作为国产芯片腾飞的引领者，凭借对技术的敏锐嗅觉，早在2014年就开始对集成芯片技术进行尝试，利用台积电的异构CoWoS 3D IC封装工艺开发了64位Arm架构服务器处理器Hi16xx。另外，华为海思设计的昇腾910高算力人工智能处理器也是依靠集成芯片技术将3种、6个芯片集成而来。阿里达摩院联合紫光国芯研发基于3D混合键合工艺的智能加速器-DRAM堆叠集成芯片，豪威科技采用三层堆叠工艺实现了图像传感、模拟读出电路、信号处理多种功能的芯粒与AI芯粒集成。此外，中科院计算所智能计算机中心、之江实验室、复旦大学等科研机构及高校在集成芯片开发方面也取得了可观成果。

  虽然国内集成芯片产业还未形成规模，但从产业环节来看，国内目前已初步具备了集成芯片产业生态各核心环节的组成要素，相关参与者梳理如下。

  生态是集成芯片发展的战略制高点，国内发展集成芯片新技术需要新生态作为产业“土壤”。为此，中国工程院院士、国家数字交换系统工程技术研究中心主任邬江兴，中国工程院院士、中国科学院计算技术研究所孙凝晖研究员，中国科学院院士、国防科技大学教授王怀民以及北方集成电路技术创新中心的郑凯博士立足于国内芯片产业的现实和国内发展环境的现状，为促进集成芯片开源开放技术生态的建设建言献策，共话未来。

  邬江兴院士从顶层设计角度提出任务导向、政府主导的生态建设思路，并强调关注生态建设的过程中参与者竞合关系的平衡。一方面，生态建设需坚持政府意志主导，顶层决策驱动，避免市场乱象。建议政府层面围绕技术层面要解决的问题科学制定重大任务，通过重大科学技术任务的部署明确分工，充分调动和发挥高校、企业、社会等各方面创新力量，形成开放合作、协同攻关的新格局。另一方面，生态建设需平衡各参与者的合作与竞争，既要保证各参与者有良好的发展机会，又能实现很好的平衡约束，而目前要重点考虑的问题是这种平衡是应依赖市场调整还是政府管理。

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  孙凝晖院士提出集成芯片技术发展需打造更开放、更多样、更包容的生态，社会各界应承担好各自的分工。集成电路历经数十年发展形成了IDM和Foundry两种生产模式，两种生态也相应自然形成。集成芯片未来不限于这两种生态，建设多样性和开放性的生态，才更加有助于集成芯片技术的发展和创新。为此，产学研政需各司其职，充分配合。政府对于生态建设能否成熟起到决定性作用，应为技术的发展、标准的制定提供大力支持，做好“定海神针”。有突出贡献的公司需坚定技术发展路线成为行业引领者，充分带动业内企业组织市场创新，学术界的职责则是提供源源不断的创新思想和养分。

  王怀民院士指出集成芯片的生态需要从政府、社会和市场三个角度构建。首先，保持有为政府这一中国优势。我国政府应继续发挥体制优势，兼顾全局性、权威性、公益性，协助企业获得成长与收益，协助大学实现创新与成果开放共享，让新型制的建设在有为政府的推动下实现创新发展。其次，打造更有活力、有机的社会。现阶段要建立开源技术的公益组织，但组建新的公益组织通常以既有事业单位承担，在适应新链条多样性方面反应速度较慢。建议政府在立法、程序上给与考量和支持，助力开源公益性组织释放能量。最后，延续市场非消极作用。国内市场在此前的数十年发挥了积极的产业推动作用，希望未来在集成芯片产业生态建设过程中更好的调动市场力量。

  郑凯博士作为企业界的代表，一方面对三位院士提出的政府主导、社会各界分工协作的观点表示赞同，认为建生态应该是自上而下的，需要在政府的驱动下，有突出贡献的公司的牵引下以及行业联盟类的机构的努力下联合推动。另一方面基于企业用生态的视角，阐述了可持续性生态建设的关键。即企业是用生态的主体，生态建设需要企业认可和参与，因此在生态建设过程中，需注重给予企业可持续、有价值的回报，才能充分提升企业的参与度。